Question

20．在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)．待測金屬絲接入電路部分的長度為0.5m．
（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為0.398mm（該值接近多次測量的平均值）．

（2）用伏安法測金屬絲的電阻R_x，實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組（電動(dòng)勢3V，內(nèi)阻約1Ω），電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3kΩ）、滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，額定電流2A）、開關(guān)、導(dǎo)線若干．某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.10	0.30	0.70	1.00	1.50	1.70	2.30
I/A	0.020	0.060	0.160	0.220	0.340	0.460	0.520

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測量R_x是采用圖2中的甲圖（選填“甲”或“乙”）．
（3）圖3是測量R_x的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，有部分導(dǎo)線未畫出．請根據(jù)（2）中所選的正確電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線．

（4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖4所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)．請?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出UI圖線．由圖線得到金屬絲的阻值R_x=4.5Ω（保留兩位有效數(shù)字）．
（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為D（填選項(xiàng)前的符號）
A．1×10^-2Ω•m  B．1×10^-3Ω•m   C．1×10^-6Ω•m  D．1×10^-8Ω•m
（6）本實(shí)驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差分析中正確的選項(xiàng)是CD（有多個(gè)正確選項(xiàng)）．
A．采用螺旋測微器測量金屬絲直徑可以消除讀數(shù)引起的誤差
B．只要測量電阻的電路選擇正確，電阻的測量就不會(huì)有誤差
C．為減小實(shí)驗(yàn)誤差，通電時(shí)間不宜過長，電流不宜過大
D．用UI圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小誤差．

Answer 1

分析 本題（1）的關(guān)鍵是讀數(shù)時(shí)要分成整數(shù)部分和小數(shù)部分兩部分來讀，注意半毫米刻度線是否露出；題（2）的關(guān)鍵是根據(jù)數(shù)據(jù)表可以看出電表的示數(shù)變化范圍較大，說明變阻器采用的是分壓式接法；題（3）的關(guān)鍵是根據(jù)電阻定律和歐姆定律寫出電阻率的表達(dá)式，然后解出電阻率的值即可；題（4）的關(guān)鍵是明確偶然誤差是由人為因素引起的，可以通過多次測量或利用圖象來減小偶然誤差，但不能消除誤差；系統(tǒng)誤差是由儀器本身因素或?qū)嶒?yàn)原理不精確引起的誤差，系統(tǒng)誤差可以通過采用精密儀器和完善實(shí)驗(yàn)原理來消除．

解答 解：（1）螺旋測微器的讀數(shù)為：d=0mm+39.8×0.01mm=0.398mm；
（2）從給出的數(shù)據(jù)表可知，電流表和電壓表的讀數(shù)變化范圍較大，所以變阻器采用的應(yīng)是分壓式接法，即測量采用的是甲圖；
（3）根據(jù)描出的點(diǎn)，作出圖象，如圖所示：
（4）由圖線得到金屬絲的阻值R_X=$\frac{△U}{△I}=\frac{1.8}{0.40}Ω=4.5Ω$
（5）由R=$ρ\frac{L}{S}$可得$ρ=\frac{RS}{L}=\frac{4.5×π×（\frac{3.98×1{0}^{-4}}{2}）^{2}}{0.5}=1×1{0}^{-6}Ω•m$，故選D
（6）A：讀數(shù)引起的誤差是由人為因素引起的，屬于偶然誤差，故A錯(cuò)誤；
B：電流表串聯(lián)在電路中，只考慮電流表內(nèi)阻的影響，電流偏小，使本實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果偏大，故B錯(cuò)誤；
C：電壓表與被測電阻并聯(lián)，電壓表內(nèi)阻由分流作用，使電流表示數(shù)偏大，則本實(shí)驗(yàn)的測量結(jié)果偏小，故C正確；
D：用U-I圖象處理數(shù)據(jù)能起到“平均”的作用，可以減小偶然誤差但不能消除偶然誤差，所以D正確．
故選：CD
故答案為：（1）0.398；（2）甲；（3）如上圖，（4）4.5Ω；（5）D，（6）CD

點(diǎn)評 該題是綜合性較強(qiáng)的題，解答時(shí)注意一下幾方面：
1、對于長度的測量注意高中所要求的游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的使用方法，讀書時(shí)是固定刻度的值與可動(dòng)刻度的值得和．
2、會(huì)根據(jù)電壓表、電流表及被測電阻的阻值關(guān)系，確定電流表是內(nèi)接還是外接．
3、了解實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，并會(huì)在試驗(yàn)中做到盡可能的減小誤差